序
对于我来说,科普作家詹姆斯·格雷克已经像一位老朋友了。因为在我本科时,无意间读了他的《混沌:开创一门新科学》,竟然在保研时选择了混沌密码学作为研究方向。虽然不能完全归咎于詹姆斯,但按着“能赖就赖”的原则,詹姆斯确实难逃其责。
怀着既爱又恨的复杂心情,我读完了他的另一部作品《信息简史》。这本书确实开拓了我的视野,从历史与宏观角度重新审视了信息化进程。尤其重要的是,它让我重新理解了“熵”这一古怪的概念。我曾经被困扰于“拉普拉斯妖到底错在哪里”“混沌理论和量子理论有什么关系”“如何解释确定性系统中的不确定性”等问题。
现在回看我在2015年写下的读书笔记,一下子仿佛回到了十年前,那时我处于极度迷惑又极度兴奋的状态。因为我提出了一个问题,并通过自己的研究不断寻找答案,感觉离真相越来越近,这种兴奋无以言表。作为一名曾经的科研工作者,能够在工作之外,投入自己感兴趣的领域,并得出正确的结论,这种成就感无与伦比。后来,通过郝柏林院士的谈话录以及对统计学本质的进一步理解,我的研究得到了验证。虽然我不是科学家,但我对自己的科研能力充满信心。
巨龙的肩膀–《牛顿传》
牛顿的名字预示着这个世界的一套体系。但在牛顿本人看来,世界的完整性本不存在,有的只是一种不停探索的动态,变化万千、从未完结。他从不曾把物质和空间与上帝完全分开。他对自然的看法中始终存在着隐秘、晦涩和玄妙的属性。他寻求秩序,并相信秩序,但他的视线从未离开过混沌。他是所有人中最“不牛顿”的一个。
牛顿创造出一种方法和一种语言,这种方法和这种语言在他生前无往不利,在他身后的每一个世纪都如日中天。他推开了一扇通往新世界的大门:那里以绝对时间和绝对空间为背景,既可测量又不可测量,有科学和机器护航,遵循工业和自然的法则。几何与运动,运动与几何,牛顿令二者合为一体。随着爱因斯坦的相对论的提出,牛顿学说常被认为“被推翻了”或“被取代了”,但事实并非如此。牛顿学说得到的是助力和延伸。
我想,作者的这两句话说得很中肯。多年以后,当我们回顾西方科技发展,需要找一个源头的时候,牛顿就是一个毫无争议的标志。他的著作《自然哲学的数学原理》成了分岔口:从那时起,科学和哲学走上了不同的道路,他移除掉形而上学领域中很多关于事物本质(关于存在之物)的问题,并将这些问题归于一个新的领域——物理学。
科学的利器
牛顿最著名的成就之一无疑是微积分。他学习了古希腊留下的所有数学知识,并在笛卡尔提出的平面坐标系基础上,提出了自己关于曲线面积和切线的独特见解,从而发明了微积分。
微积分的发明奠定了科学理论的基础,使其能够一次又一次地通过精确的预言来验证现实。牛顿的多次成功,使得众人确信他的理论是正确的,成功乃成功之母。
微积分赋予了牛顿在观察世界时的“额外感知”,使他能够窥探到事物表面下的结构、框架和规律。凭借几何和微积分的直觉,他将看似不相关的物理现象联系在一起。
尽管如此,对于那些正在发展的国家来说,微积分作为一门学科对建筑师、商人和水手极为有用,但其复杂的三次曲线和无穷级数在贸易或航海中毫无作用。
牛顿信仰上帝,但他质疑并证明了天主教宣称的三位一体是错误的。他是个新教徒,信仰上帝不是出于职责,而是源于他对自然的理解,这种信仰近似于古希腊哲人对理性的认识。
他相信上帝是永恒且无限的,掌管着万物。上帝无处不在,甚至充满了“没有物体的空间”。在牛顿心中,上帝建立了宇宙的运行规则,这是一个人类必须努力去理解的造物,但这个上帝并非只设定好运动的发条后便置之不理。
话事人之争
同行评议,或许是科学革命得以发展起来的关键之一。胡克,伦敦皇家学会的创始人之一和秘书长,就是物理书中弹簧弹性定律的发现者。虽然他是个天赋异禀的科学家,并且拥有极强的公关能力,但他的科学直觉无法与牛顿的数学天赋相提并论。
然而,胡克比牛顿年长,并且在1662年创立了伦敦皇家学会,他的初衷是建立一个推广“新哲学”或“实验哲学”的国家学会。“不随他人之言”(Nullius in verba)是学会的格言,会员们获得了国王的支持,但这更多是象征性的良好意愿,实际运营仍需会员们自行缴纳会费并寻求会议场所。
从历史的视角来看,尽管胡克有许多缺陷,但他无疑是个宽容的人。最初,他非常欣赏牛顿,两人一度互相称赞,但由于对光的本质和物体如何下落的争论,他们的关系破裂,甚至牛顿退出了学会,直到胡克去世才重返。担任学会主席后,牛顿尽力抹除胡克的痕迹,并不遗余力地诋毁他。
胡克认为光是一种波,因为他发现了光的衍射现象,并主张光不可分解。而牛顿则绕开机械论的框架,将光解释为粒子与力的作用,并通过三棱镜发现了光的色散。
那个巨人和那条巨龙
在科学的研究中,尽管胡克缺乏数学基础,他的直觉仍值得认可。胡克和牛顿都深受笛卡尔思想的影响。牛顿曾谦虚地说,自己的成就建立在“站在巨人肩膀上”,而这位巨人就是笛卡尔。
然而,在实际研究中,牛顿抹除了笛卡尔宇宙论和天体涡旋的痕迹。笛卡尔是牛顿科学生涯中的重要引路人,赋予了他惯性的核心原则,但在牛顿心中,笛卡尔是他最想遗忘的人。
胡克去世后,牛顿成功成为皇家学会主席,发表了光学和力学方面的重磅著作。然而,他随后与莱布尼茨展开了微积分优先权之争。
历史还原了当年的一些恩怨故事
牛顿对真相一清二楚:他和莱布尼茨分别独立地创建了微积分。莱布尼茨对自己从牛顿那里学到的东西(片段的知识和辗转所得)并不完全坦诚,但发明的精髓是他的。首先发现微积分的人是牛顿,而且他发现得更多,但莱布尼茨做了牛顿未做之事:发表自己的发现,以为世人使用并评判。
牛顿的愤怒,莱布尼茨的恨意——这两位先驱科学家最黑暗的情绪几乎掩盖了他们共同的成就。牛顿清除了胡克在皇家学会的所有残余影响,夺取了皇家天文台的大权,并强占了天文学家弗拉姆斯蒂德的毕生成果——一份包罗万象的星辰目录。
结语
牛顿以一己之力,为人类社会开辟了一个全新时代,这实在令人叹为观止。从牛顿开始,神学体系逐渐瓦解,科学与理性取而代之。然而,“屠龙者终成恶龙”的悲剧性转折也是我们后人不愿见到的。
重新认识与理解牛顿,对于我们每一个人,尤其是远在东方大陆的我们,都是一件重要的事情。